Die Bedeutung erneuerbarer Energien unter besonderer Berücksichtigung der Geothermie in Baden-Württemberg Dr.-Ing. Martin Sawillion Tagung „Klimawandel im Unterricht“ Karlsruhe, 2. April 2008

KEA die Landesenergieagentur seit 1994 Aufgabe: Mitwirkung an der Klimaschutzpolitik des Landes Baden-Württemberg, vor allem durch Unterstützung von Kommunen und KMU bei Energieeinsparung Rationeller Energieverwendung Nutzung erneuerbarer Energien Gesellschafterstruktur: Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Klimawandel Temperatur der letzten 1.000 Jahre Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Treibhauseffekt und Klimawandel Wirkungskette Verbrennung von fossilen Energieträgern (Kohle, Erdöl, Erdgas) Emission von Treibhausgasen (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6) Wichtige Größe: CO2-Gehalt in der Atmosphäre (Anstieg von 280 ppm auf inzwischen knapp 380 ppm in den vergangenen 150 Jahren) Anthropogener Treibhauseffekt (Erwärmung der Erdatmosphäre) Klimawandel (Klima = Statistik des Wetters über ≥ 30 Jahre) Erste Indizien: Orkan Lothar 1999, Elbe-Hochwasser 2002, Jahrhundertsommer 2003, Hurrican-Saison Mittelamerika 2005, Überschwemmungen Süd-Ost-Europa 2005, Hitze-Rekord Juli 2006, wärmster Winter 2006/2007 Szenarien: Bis zum Jahr 2100 Erwärmung um 1,4 bis 5,8 Grad (maximal tolerierbar: + 2 Grad) mit diversen gravierenden Auswirkungen Langer Bremsweg (d. h. schnelles und umfassendes Handeln) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Entwicklung der Rohölpreise (#) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Klimaschutz Wunsch und Wirklichkeit Quelle: Stuttgarter Zeitung 20.11.2006 Die Bedeutung erneuerbarer Energien

„Weg vom Öl“ Sind wir auf dem Weg dorthin? Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Weltprimärenergieverbrauch Erneuerbare auf dem Vormarsch? Anteile 1971 (234.000 PJ) Anteile 2003 (443.000 PJ) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Möglichkeiten zur CO2-Minderung auf fünf Ebenen Vermeiden unnötigen Energieverbrauchs (Komfort, Luxus, Freizeit) Verringerung des Energiebedarfs (Wärmedämmung von Gebäuden, Stand-by-Verbrauch, …) Verbesserung der Energienutzung / der Energieeffizienz (optimierte Wartung, Energiesparlampen, BHKW, …) Einsatz CO2-armer Energieträger (Kohle -> Heizöl -> Erdgas) Einsatz regenerativer Energien (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse, Erdwärme) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

CO2-Emissionen der Energieträger Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Der Potenzial-Begriff Theoretisches, technisches, wirtschaftliches, umsetzbares oder „gefühltes“ Potenzial? Gesamtpotenzial oder zusätzliches Potenzial? Nachfrage- oder Angebots-Potenzial? Installierte Leistung oder Jahresarbeit (Energiemenge)? Betriebswirtschaftliche oder volkswirtschaftliche Sichtweise? Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Struktur der Energiebereitstellung Deutschland 2005 (Quelle: BMU) Anteile der einzelnen Energieträger am Primärenergieverbrauch 2005 (14.238 PJ) in % Anteil der einzelnen Erneuerbaren an der Endenergiebereitstellung 2005 (165 TWh = 6,4 % ges.) in % Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Langfristig nutzbares Gesamtpoten-zial in Deutschland (Quelle: BMU) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

REG-Beitrag zum Wärmemarkt in Deutschland (Quelle: DLR) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Anteile der Erneuerbaren in BW (Quelle: ZSW) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Stand und Potenziale der REG-Nutzung in BW (Quelle: ZSW, DLR) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Wirtschaftliche Bedeutung der regenerativen Energieträger Umsatz aus der Errichtung von REG-Anlagen in D in 2005: 9,0 Mrd. € Umsatz aus dem Betrieb von REG-Anlagen in D in 2005: 7,4 Mrd. € Sicherung von rund 157.000 Arbeitsplätzen in D in 2004 Umsatz aus der Errichtung von REG-Anlagen in BW in 2005: 1,4 Mrd. € Umsatz aus dem Betrieb von REG-Anlagen in BW in 2005: 0,5 Mrd. € „Die Innovationen und Investitionen im Bereich der Erneuerbaren Energien erfolgen ganz überwiegend durch kleine und mittlere Unternehmen (KMU).“ Zitat aus: „Energieversorgung für Deutschland – Statusbericht für den Energiegipfel am 3. April 2006“, BMFT + BMU, Berlin März 2006 Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Arbeitsplatzentwicklung D von 2004 bis 2010 Umfrage bei 1 Arbeitsplatzentwicklung D von 2004 bis 2010 Umfrage bei 1.100 Unternehmen (Quelle: DLR) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

REG-Minderungspotenziale und –kosten in Baden-Württemberg Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Schwerpunkte der zukünftigen Entwicklung in BW (1) Biomasse: Förderung der Wärmeerzeugung aus naturbelassenem Holz (Nahwärmeversorgungs-systeme auf der Basis von Holzhackschnitzeln, Einzelheizungen mit Pelletkesseln), Unterstützung für Zufeuerung in Kraftwerken und Zementöfen, F+E und Pilotanlagen KWK (z. B. Stirling-Motoren), Wärmenutzung aus Biogasanlagen, stabile Rahmenbedingungen für Biogaseinspeisung, F+E Holzvergasung, F+E Biokraftstoffe Geothermie: Tiefbohrungen Oberrheingraben und Süddeutsches Molassebecken, dort: Absicherung des Fündigkeitsrisikos; Erdwärmesonden-Wärmepumpen für Niedertemperatur-Heizsysteme (v. a. für kleine und für zu klimatisierende Gebäude), dort: Abgleich der Genehmigungspraxis der Unteren Wasserbehörden, Optimierung des Gesamtsystems sowie Qualitätssicherung Solarthermie: Nutzungspflicht für Gebäude, Förderung von Anlagen > 100 m2 sowie von Pilotanlagen mit Langzeitwärmespeicher Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Schwerpunkte der zukünftigen Entwicklung in BW (2) Solarstromerzeugung: F+E, Zurverfügungstellung von öffentlichen Dachflächen, internationale Kooperationen (Nordafrika) Wasserkraft: Ausbau Kraftwerk Rheinfelden, ggf. weitere größere Kraftwerke am Rhein Windkraft: Entspannung der polarisierten Diskussion, konsequente Nutzung der verfügbaren Standorte, Re-Powering, ggf. Ausweisung weiterer Standorte politisch/ allgemein: Weiterentwicklung des EEG (Wärmenutzung), EWärmeG (REG-Nutzungspflicht für Gebäudeheizung) / Wärme-EEG Bund, Loslösung der Förderinstrumente von den öffentlichen Haushalten, „Energietag Baden-Württemberg“ am 13. + 14.09.2008 Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Schwerpunkt: Erdwärme Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Schema Hydrogeothermale Nutzung Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Schema Hot Dry Rock Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Tiefe Geothermie: Probleme Projektfinanzierung und -management Technisches Bohrrisiko Fündigkeit (Temperatur, Schüttung) Pumpstrom Aquifere: Wasserchemie (Salz) Hot Dry Rock: Diverses Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Funktionsweise der Wärmepumpe Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Energiebilanz der Wärmepumpe? Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Wärmequellen für Wärmepumpen Erdwärmesonden (sinnvoll, wenn Grundwassernutzung nicht möglich, vertikale Sonden bis 300 m Tiefe, Abstand > 5 m, ganzjährig > 10 °C, hohe Effizienz, aber: hohe Investitionen, wasserrechtliche Unbedenklichkeit zwingend, Zugang, Bohrrisiko) Erdreichkollektoren (sinnvoll wenn ohnehin Erdbewegungen notwendig, Kunststoff-Rohrschlangen in 1 bis 1,5 m Tiefe, Abstand > 50 cm, + 2 °C während Heizzeit, nicht genehmigungspflichtig, leichte Temperaturdämpfung und -verschiebung, aber: flächenintensiv, geringere JAZ) Grundwasser (sofern in geringer Tiefe vorhanden, Förder- und Schluckbrunnen im Abstand von > 10 m, ganzjährig + 7 bis + 12 °C, hohe JAZ, aber: genehmigungspflichtig, Wasserchemie ggf. problematisch) Luft (überall verfügbar, einfache Erschließung, + 5 °C während Heizzeit, kostengünstig, aber: ungünstiger Temperaturverlauf, schlechter Wärmeübergang, geringere JAZ, nicht sinnvoll unter - 12 °C, ggf. Schallprobleme) Fließgewässer (guter Wärmeübergang, + 2 bis + 15 °C, hohe JAZ, aber: genehmigungspflichtig, kostenintensiv durch wasserbauliche Maßnahmen, Verschmutzungsgefahr bei Hochwasser) Abwasser / sonstige Abwärmequellen (je nach Temperatur hohe JAZ, aber: Eigentumsverhältnisse, evtl. Korrosionsprobleme) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Erdwärmesonden Teil des Heizsystems Potenzial: Die Wärmepumpe als ein möglicher, regenerativ gespeister Wärmeerzeuger Das Erdreich als eine mögliche Wärmequelle Erdwärmesonden als eine mögliche Technik Aber auch: Erdwärmesonden als potenzielle „Engstelle“ im System Gebäude <-> Heizsystem <-> Wärmepumpe <-> Erdwärmesonden (bis hin zur Gefahr der Vereisung)  Ausreichende Dimensionierung ! Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Erdwärmekollektoren Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Grundwassernutzung Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Wärmequelle Außenluft Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Temperaturverlauf im Erdboden Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Erdwärme (Geothermie) oder Umweltwärme (Solarenergie)? Welche Wärmequelle wird von Erdwärmesonden genutzt? Beide Wärmequellen leisten einen Beitrag zum Wärmeangebot. Das Verhältnis ist unter anderem abhängig von der Sondenlänge. Entscheidend ist neben der Größe des Wärmestroms das Temperatur- niveau der Wärme. Dieses wird im Wesentlichen durch die Umwelt (jahresmittlere Temperatur der Außenluft ≈ 10 °C) bestimmt. Die Diskussion über die Frage ist eine akademische, da beide Wärmequellen als erneuerbar anzusehen sind. Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Primärenergieeinsatz im Vergleich Pelletkessel Ölkessel Erdgaskessel Wärmepumpe Die Bedeutung erneuerbarer Energien

CO2-Emissionen im Vergleich Ölkessel Erdgaskessel Wärmepumpe Pelletkessel Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Luftschadstoff-Emissionen im Vergleich Staub SO2 Randbedingungen: Wärmeversorgung eines Ein-/Zweifamilien- hauses (Wohnfläche 210 m2, Heizleistung 13 kW, Jahresheizwärmebedarf 23 MWh/a) Jahresnutzungsgrade: HP = 0,80 Erdgas = 0,95, HEL = 0,90, KWK = 0,32 (el) / 0,53 (th), HEL-Spitzen-HK = 0,90, NW_Transport = 0,90 NOx Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Sinnvolle Anwendungsgebiete für Wärmepumpen ... in Verbindung mit Niedertemperaturheizsystemen (Fußbodenheizung, Wandheizung) … bei Verdrängung von Heizöl … für kleine Gebäude (Ein- und Zweifamilienhäuser, Kindergärten) … für zu klimatisierende Gebäude (Büro, Verwaltung, Museen, …) … vor allem in Neubauten … bei einem günstigen Strombezugspreis … an emissionssensiblen Standorten (Kurorte, Innenstädte) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Fördermöglichkeiten Systematik Förderbereiche: Forschung und Entwicklung (Daueraufgabe) Pilot-/Demonstrationsvorhaben (Transfer Labor  Praxis) Flächendeckende Anwendung (Breitenprogramme) Arten der Förderung: Investitionszuschüsse Zinsverbilligte Kredite (ggf. + Restschulderlass) Gesetzliche Rahmenbedingungen Steuerliche Rahmenbedingungen Öffentlichkeitsarbeit Endkunden Information, Motivation und Schulung von Multiplikatoren Speziell für regenerative Energien und KWK: Vergütungs-, Bonus- oder Quotenmodelle Ausschreibungsmodelle freiwillige Kundenleistungen („grüne“ Tarife, Beteiligungen, Spenden/Fonds) Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Ziel: Erhöhung des REG-Anteils am Strom bis 2010 auf 12,5 % (20 % bis 2020) Vorgänger: Stromeinspeisungsgesetz (1990 bis 2000) Historie: Inkrafttreten im März 2000 Änderungen in 2003 umfassende Novellierung in 2004 Inhalte: Anschluss- und Abnahmepflicht für Netzbetreiber (ggf. inkl. Netzausbau) Vergütungssätze (privat: vor allem für Photovoltaik) Langfristige Planungssicherheit für Investoren Unabhängigkeit von öffentlicher Haushaltslage (Umlage auf Stromverbraucher) Konkurrenz vor allem zu Bonussystemen und Quotensystemen Anwendung auf Pflanzenöl-, Biogas-, Klärgas-, Deponiegas- oder Grubengas-BHKW Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Förderprogramme des Landes Übersicht EnergieSparCheck (Umweltministerium - UM) Klimaschutz-Plus (UM) Heizen und Wärmenetze mit regenerativen Energien – EFRE (UM) Energieeffizienz in KMU (UM) Umweltschutz in Vereinen (Landesstiftung) Demonstrationsvorhaben (Wirtschaftsministerium - WM) Bioenergiewettbewerb (WM) Infrastrukturprogramm (L-Bank) Wohnen mit Zukunft: Erneuerbare Energien (L-Bank) Übersicht / Suchhilfen: www.energiefoerderung.info www.energiesparfoerderung-bw.de Übersicht des Informationszentrums Energie im WM BW Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Information und Beratung Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg, Karlsruhe (www.kea-bw.de) Programm Zukunft Altbau bei der KEA (www.zukunftaltbau.de) Informationszentrum Energie im Wirtschaftsministerium, Stuttgart (www.wm.baden-wuerttemberg.de) Regionale Energieagenturen (Liste und Links siehe www.kea-bw.de; weitere Agenturen in Gründung) Verbraucherzentralen Energieversorger / Stadtwerke Die Bedeutung erneuerbarer Energien

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH Kaiserstr. 94 a D - 76133 Karlsruhe Tel. (07 21) 9 84 71 - 0 Fax (07 21) 9 84 71 - 20 e-Mail: info@kea-bw.de Internet: www.kea-bw.de Die Bedeutung erneuerbarer Energien